Stress thermique et mortalité accrue
De nombreuses espèces méditerranéennes, adaptées à des eaux tempérées, subissent un stress physiologique important lorsque la température dépasse leur seuil de tolérance. Cela peut entraîner des mortalités massives, notamment chez les invertébrés (gorgones, éponges, bivalves), les poissons côtiers et certaines espèces emblématiques ou protégées.
Modification des comportements et des migrations
Les poissons et autres animaux marins peuvent modifier leurs habitudes alimentaires, migrer vers des zones plus profondes ou plus fraîches, ou changer leurs périodes de reproduction. Certaines espèces autochtones voient leur aire de répartition se réduire ou sont concurrencées par des espèces exotiques plus tolérantes à la chaleur, phénomène qualifié de « tropicalisation » de la Méditerranée.

Déséquilibres écologiques
La surmortalité de certaines espèces clés peut entraîner des déséquilibres dans les chaînes alimentaires et la structure des écosystèmes. Les épisodes de canicule marine favorisent aussi la prolifération d'espèces opportunistes ou invasives, au détriment de la biodiversité locale.
Risque accru de maladies
Le stress thermique affaiblit les organismes marins, les rendant plus vulnérables aux infections, parasites et maladies émergentes.
Les groupes et espèces les plus touchés
Les espèces marines les plus vulnérables face à la canicule marine en Méditerranée sont principalement celles qui sont fixées ou à mobilité très réduite, car elles ne peuvent pas fuir vers des eaux plus fraîches.
Coraux et gorgones : les gorgones (notamment les gorgones rouges) subissent des mortalités massives lors des épisodes de canicule marine. Les coraux, essentiels comme abri et nurserie pour de nombreux poissons et invertébrés, sont gravement affectés par le blanchiment et la mortalité. Le corail rouge, espèce emblématique de Méditerranée, fait également partie des victimes régulières.
Mollusques : les huîtres, les moules et certains bivalves endémiques connaissent des mortalités exceptionnelles après chaque vague de chaleur importante.

Éponges : elles sont particulièrement sensibles, dans certaines zones comme la région marseillaise, près de 100 % des éponges ont disparu lors des canicules récentes.
Oursins : ces invertébrés, importants pour l'équilibre des herbiers et des fonds rocheux, subissent aussi des mortalités importantes.
Herbiers marins : les prairies de posidonies, essentielles à la biodiversité méditerranéenne, sont très vulnérables à la hausse des températures et peuvent dépérir lors de canicules prolongées.
Poissons côtiers et juvéniles : certaines espèces locales, notamment celles qui dépendent des habitats fixes comme les herbiers ou les récifs, voient leur survie menacée, d'autant qu'elles sont concurrencées par des espèces exotiques plus tolérantes à la chaleur.

La canicule sous-marine actuelle en Méditerranée menace la biodiversité, accélère la tropicalisation des écosystèmes et fragilise durablement la faune marine locale.